信息化時(shí)代的地圖學(xué)(轉(zhuǎn)自中國(guó)測(cè)繪報(bào))
2001年4月10日  中國(guó)測(cè)繪報(bào)
    
    計(jì)算機(jī)是本世紀(jì)內(nèi)最有影響的發(fā)明,，計(jì)算機(jī)技術(shù)是本世紀(jì)內(nèi)發(fā)展最迅速的技術(shù)
,。信息化的進(jìn)程依賴計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步。在計(jì)算機(jī)出現(xiàn)之前,，人們主要是利用傳
統(tǒng)地圖獲得自己對(duì)空間地理環(huán)境的認(rèn)識(shí),，在地圖上進(jìn)行各種量算和規(guī)劃設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)地圖
一旦制成,，它所表示的內(nèi)容就被“固化”了,，它只是連續(xù)變化著的實(shí)在（Reality）的瞬
時(shí)記錄，很難甚至不可能進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析,。計(jì)算機(jī)出現(xiàn)后,，人們就試圖構(gòu)造一種工具來(lái)采
集、存儲(chǔ),、管理,、分析和利用空間地理環(huán)境信息。1956年奧地利首先利用計(jì)算機(jī)建立地
籍?dāng)?shù)據(jù)庫(kù),，并發(fā)展為土地信息系統(tǒng)（LIS）,。1965年加拿大建成世界上第一個(gè)地理信息系
統(tǒng)（CGIS）。進(jìn)入70年代后,，計(jì)算機(jī)硬軟件水平的提高,，促進(jìn)GIS向?qū)嵱没较蜓杆侔l(fā)展
，在自然資源管理和利用方面發(fā)揮了重要作用,。80年代興起的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù),，使GIS的
傳輸時(shí)效得到了極大的提高，它的應(yīng)用從基礎(chǔ)信息管理與規(guī)劃轉(zhuǎn)向更復(fù)雜的區(qū)域開(kāi)發(fā),、
預(yù)測(cè)預(yù)報(bào),，并與衛(wèi)星遙感技術(shù)相結(jié)合用于全球監(jiān)測(cè)，為宏觀決策提供信息服務(wù),，極大地
促進(jìn)了地理信息產(chǎn)業(yè)的形成,，使之成為信息產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。
    
    科技進(jìn)步與學(xué)科發(fā)展歷來(lái)是互相促進(jìn)的,，幾乎是在地理信息產(chǎn)業(yè)形成與發(fā)展的同時(shí),，特
別是進(jìn)入90年代以后，地理信息系統(tǒng)作為科學(xué)在許多國(guó)家和地區(qū)迅速發(fā)展起來(lái),，一些國(guó)
家的大學(xué)開(kāi)始設(shè)置相關(guān)科系,，建立博士、碩士學(xué)科點(diǎn),。我國(guó)地理信息系統(tǒng)與地圖學(xué)也作
為一個(gè)獨(dú)立的學(xué)科專業(yè),，在全國(guó)本科生招生專業(yè)目錄中得到了確認(rèn),，在國(guó)務(wù)院學(xué)位委員
會(huì)1997年頒布的《授予博士、碩士學(xué)位和培養(yǎng)研究生的學(xué)科,、專業(yè)目錄》中設(shè)置了地圖
制圖學(xué)與地理信息工程和地圖學(xué)與地理信息系統(tǒng)兩個(gè)二級(jí)學(xué)科,。這標(biāo)志著信息時(shí)代的地
圖學(xué)已經(jīng)進(jìn)入信息科學(xué)領(lǐng)域。
    
    事實(shí)上,，地理信息系統(tǒng)就是地圖學(xué)的延續(xù),，即用地理信息系統(tǒng)擴(kuò)展地圖學(xué)工作
的內(nèi)容和功能。有人說(shuō),，地理信息系統(tǒng)“脫胎于地圖”“是從地圖數(shù)字化開(kāi)始的”“脫
胎于60年代興起的機(jī)助地圖制圖系統(tǒng)”“從地圖數(shù)據(jù)庫(kù)脫胎出來(lái)”,。我完全贊同這樣的
認(rèn)識(shí)。只要我們把地圖學(xué)與地理信息系統(tǒng)加以比較就可以看出,，地理信息系統(tǒng)是地圖學(xué)
功能在信息化時(shí)代的擴(kuò)展與延伸,，二者是一脈相承的，都是空間信息處理的科學(xué),，只不
過(guò)地圖學(xué)強(qiáng)調(diào)的是圖形信息的傳輸,，地理信息系統(tǒng)則強(qiáng)調(diào)空間數(shù)據(jù)處理與分析。

    地理信息系統(tǒng)作為地圖學(xué)功能在信息時(shí)代的擴(kuò)展與延伸,，在傳輸空間地理環(huán)境信
息方面,，具有許多新特點(diǎn)：數(shù)據(jù)源多元化，空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量大,，為向用戶傳輸大量信
息奠定了基礎(chǔ),；地理信息以地理數(shù)據(jù)庫(kù)形式管理，具有很強(qiáng)的增,、刪,、改和更新功能，
特別是利用遙感圖像數(shù)據(jù)更新地學(xué)空間數(shù)據(jù),，能保證信息傳輸?shù)默F(xiàn)勢(shì)性,；信息查詢、檢
索方式靈活多樣,，信息傳輸?shù)目蛇x擇性極強(qiáng),，信息獲取速度快，萬(wàn)維網(wǎng)地理信息系統(tǒng)We
bGIS的成功,，使GIS的功能通過(guò)WWW得到了擴(kuò)展,；GIS是一種十分有效的數(shù)據(jù)分析和計(jì)算工
具，傳統(tǒng)地圖上很難甚至不可能實(shí)現(xiàn)的分析和計(jì)算功能,，利用GIS就變得非常容易了,，可
以為用戶提供大量經(jīng)過(guò)深加工的派生信息，有利于實(shí)現(xiàn)地圖功能向用戶一端的轉(zhuǎn)移等等
,?？梢?jiàn)GIS完整地體現(xiàn)了包括空間地理環(huán)境信息的快速獲取、存儲(chǔ),、轉(zhuǎn)換,、分析和利用的
信息傳輸和信息反饋的過(guò)程，是人們進(jìn)行空間認(rèn)知的最有效的方法,，它的最大特點(diǎn)是擺
脫了現(xiàn)象描述和靜態(tài)分析的困境,，獲得了模擬與預(yù)測(cè)的自由。

    地圖生產(chǎn)的手工方式經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的歷史時(shí)期,。50年代信息論,、控制論、系統(tǒng)論
三大科學(xué)理論和電子計(jì)算機(jī)的誕生,，不僅對(duì)現(xiàn)代工程技術(shù)的發(fā)展有著決定性意義,，而且
是繼相對(duì)論和量子力學(xué)之后又一次徹底改變了包括地圖學(xué)在內(nèi)的世界科學(xué)前景和包括地
圖學(xué)家在內(nèi)的當(dāng)代科學(xué)家的思維方式，伴隨而來(lái)的是地圖制圖技術(shù)上革命,。

    50年代開(kāi)始的計(jì)算機(jī)輔助地圖制圖的研究,，經(jīng)歷了原理探討、設(shè)備研制,、軟件
設(shè)計(jì),，到70年代已經(jīng)由實(shí)驗(yàn)試用發(fā)展到比較廣泛的應(yīng)用，并在地質(zhì),、石油,、水文、氣象
,、環(huán)境監(jiān)測(cè),、測(cè)繪等許多部門建立了計(jì)算機(jī)輔助地圖制圖系統(tǒng)。進(jìn)入80年代后,，在計(jì)算
機(jī)不斷更新?lián)Q代的同時(shí),，開(kāi)始利用一些高速度、高精度新型機(jī)助制圖設(shè)備,，對(duì)機(jī)助制圖
軟件的研究也越來(lái)越重視,，紛紛建立地圖數(shù)據(jù)庫(kù)，在地圖數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)上,，由單一的或部
門的機(jī)助地圖制圖系統(tǒng)發(fā)展為多功能,、多用途的綜合性地圖制圖信息系統(tǒng)。特別值得提
出的是,，進(jìn)入90年代以來(lái),，地圖電子編輯出版系統(tǒng)相繼問(wèn)世，全數(shù)字式地圖生產(chǎn)有了可
能,，打破了長(zhǎng)期以來(lái)傳統(tǒng)地圖制圖與出版相分離的界線,，出現(xiàn)了以全數(shù)字地圖制圖與出
版的方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)手工生產(chǎn)方式的新轉(zhuǎn)機(jī),，并著手研究數(shù)字環(huán)境下“地圖設(shè)計(jì)——地圖
編輯——制版用分色掛網(wǎng)膠片輸出”的一體化數(shù)字地圖制圖與出版系統(tǒng)，生產(chǎn)了一大批
地圖與地圖集,。這必將導(dǎo)致地圖制圖技術(shù)的根本性變革,，地圖生產(chǎn)正在由傳統(tǒng)的手工等
模擬方式向自動(dòng)化方式轉(zhuǎn)變。

    地圖生產(chǎn)的自動(dòng)化,，要求地圖制圖生產(chǎn)過(guò)程的數(shù)字化,、計(jì)量化和智能化。數(shù)字
化,、計(jì)量化所涉及的是數(shù)學(xué)建模問(wèn)題,，這已經(jīng)不是傳統(tǒng)的工科數(shù)學(xué)所能勝任的了，必須
引入許多現(xiàn)代數(shù)學(xué)方法,，如圖論,、模糊數(shù)學(xué)、灰色系統(tǒng)理論,、數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué),、小波理論等
?？梢赃@樣說(shuō),，如同數(shù)學(xué)是自然科學(xué)、社會(huì)與人文科學(xué),、技術(shù)與工程科學(xué)的方法和基礎(chǔ)
那樣,，數(shù)學(xué)已經(jīng)成為地圖學(xué)的方法和基礎(chǔ)，這標(biāo)志著地圖學(xué)的理論化,。智能化所涉及的
是知識(shí)工程與人工智能問(wèn)題,，這對(duì)地圖學(xué)來(lái)說(shuō)有更大的難度，盡管地圖制圖專家系統(tǒng)的
研究取得了不少可喜的成果,，但是影響研究工作進(jìn)一步深化的問(wèn)題還有許多,，其中的關(guān)
鍵是地圖制圖生產(chǎn)自動(dòng)化過(guò)程中的人機(jī)協(xié)同問(wèn)題，這就要弄清自動(dòng)制圖中人機(jī)協(xié)同存在
的問(wèn)題,、人在自動(dòng)制圖中的思維方式,、計(jì)算機(jī)能在多大程度上模擬人的思維、自動(dòng)制圖
中人和計(jì)算機(jī)的工作特點(diǎn)和怎樣構(gòu)成自動(dòng)制圖中最佳的人機(jī)協(xié)同等問(wèn)題,。  

    計(jì)算機(jī)技術(shù)引入地圖學(xué)以來(lái),，對(duì)地圖學(xué)的建設(shè)和發(fā)展起了巨大作用，從最初的
計(jì)算機(jī)輔助地圖繪制,，發(fā)展到現(xiàn)在的基于地圖數(shù)據(jù)庫(kù)的全數(shù)字式“地圖設(shè)計(jì)——地圖編
繪——制版分色掛網(wǎng)膠片輸出”的一體化,。其結(jié)果是：減輕了制圖的勞動(dòng)強(qiáng)度，增強(qiáng)了
地圖生產(chǎn)過(guò)程的科學(xué)性；縮短了地圖生產(chǎn)周期,，加快了地圖生產(chǎn)速度,；豐富和科學(xué)化了
地圖的內(nèi)容，增加了地圖的品種,；擴(kuò)展了地圖的功能,，特別是地圖信息的實(shí)時(shí)顯示,、對(duì)
比和預(yù)測(cè)等方面有特別的收效,；改變了傳統(tǒng)的地圖生產(chǎn)體制、分工和作業(yè)人員的結(jié)構(gòu)等
等,。

    21世紀(jì)將是人類更多地依靠知識(shí)創(chuàng)新,、知識(shí)創(chuàng)造性應(yīng)用的可持續(xù)發(fā)展的世紀(jì)。
信息化時(shí)代的地圖學(xué)必將有一個(gè)飛躍的發(fā)展,，以地圖學(xué)數(shù)據(jù)源的多元化及模式識(shí)別與地
圖數(shù)據(jù)庫(kù),、地理信息系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實(shí)與地形仿真,、數(shù)字化地圖生產(chǎn)與出版為主體的現(xiàn)代
化體系必將使地圖學(xué)更加充滿生機(jī)與活力,，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防現(xiàn)代化作出更大貢獻(xiàn)。